mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/gfp.h>
  37
  38 #include <asm/tlbflush.h>
  39
  40 #include "internal.h"
  41
  42 #define lru_to_page(_head) (list_entry((_head)->prev, struct page, lru))
  43
  44 /*
  45  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  46  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  47  * undesirable, use migrate_prep_local()
  48  */
  49 int migrate_prep(void)
  50 {
  51         /*
  52          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  53          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  54          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  55          * pages that may be busy.
  56          */
  57         lru_add_drain_all();
  58
  59         return 0;
  60 }
  61
  62 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  63 int migrate_prep_local(void)
  64 {
  65         lru_add_drain();
  66
  67         return 0;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  72  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  73  */
  74 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  75 {
  76         struct page *page;
  77         struct page *page2;
  78
  79         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  80                 list_del(&page->lru);
  81                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  82                                 page_is_file_cache(page));
  83                 putback_lru_page(page);
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
  89  */
  90 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
  91                                  unsigned long addr, void *old)
  92 {
  93         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
  94         swp_entry_t entry;
  95         pgd_t *pgd;
  96         pud_t *pud;
  97         pmd_t *pmd;
  98         pte_t *ptep, pte;
  99         spinlock_t *ptl;
 100
 101         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 102                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 103                 if (!ptep)
 104                         goto out;
 105                 ptl = &mm->page_table_lock;
 106         } else {
 107                 pgd = pgd_offset(mm, addr);
 108                 if (!pgd_present(*pgd))
 109                         goto out;
 110
 111                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 112                 if (!pud_present(*pud))
 113                         goto out;
 114
 115                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 116                 if (!pmd_present(*pmd))
 117                         goto out;
 118
 119                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 120
 121                 if (!is_swap_pte(*ptep)) {
 122                         pte_unmap(ptep);
 123                         goto out;
 124                 }
 125
 126                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 127         }
 128
 129         spin_lock(ptl);
 130         pte = *ptep;
 131         if (!is_swap_pte(pte))
 132                 goto unlock;
 133
 134         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 135
 136         if (!is_migration_entry(entry) ||
 137             migration_entry_to_page(entry) != old)
 138                 goto unlock;
 139
 140         get_page(new);
 141         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 142         if (is_write_migration_entry(entry))
 143                 pte = pte_mkwrite(pte);
 144 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 145         if (PageHuge(new))
 146                 pte = pte_mkhuge(pte);
 147 #endif
 148         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 149         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 150
 151         if (PageHuge(new)) {
 152                 if (PageAnon(new))
 153                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 154                 else
 155                         page_dup_rmap(new);
 156         } else if (PageAnon(new))
 157                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 158         else
 159                 page_add_file_rmap(new);
 160
 161         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 162         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 163 unlock:
 164         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 165 out:
 166         return SWAP_AGAIN;
 167 }
 168
 169 /*
 170  * Get rid of all migration entries and replace them by
 171  * references to the indicated page.
 172  */
 173 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 174 {
 175         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 180  * get to the page and wait until migration is finished.
 181  * When we return from this function the fault will be retried.
 182  *
 183  * This function is called from do_swap_page().
 184  */
 185 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 186                                 unsigned long address)
 187 {
 188         pte_t *ptep, pte;
 189         spinlock_t *ptl;
 190         swp_entry_t entry;
 191         struct page *page;
 192
 193         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 194         pte = *ptep;
 195         if (!is_swap_pte(pte))
 196                 goto out;
 197
 198         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 199         if (!is_migration_entry(entry))
 200                 goto out;
 201
 202         page = migration_entry_to_page(entry);
 203
 204         /*
 205          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 206          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 207          * against a page without get_page().
 208          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 209          * will occur again.
 210          */
 211         if (!get_page_unless_zero(page))
 212                 goto out;
 213         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 214         wait_on_page_locked(page);
 215         put_page(page);
 216         return;
 217 out:
 218         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * Replace the page in the mapping.
 223  *
 224  * The number of remaining references must be:
 225  * 1 for anonymous pages without a mapping
 226  * 2 for pages with a mapping
 227  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 228  */
 229 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 230                 struct page *newpage, struct page *page)
 231 {
 232         int expected_count;
 233         void **pslot;
 234
 235         if (!mapping) {
 236                 /* Anonymous page without mapping */
 237                 if (page_count(page) != 1)
 238                         return -EAGAIN;
 239                 return 0;
 240         }
 241
 242         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 243
 244         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 245                                         page_index(page));
 246
 247         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 248         if (page_count(page) != expected_count ||
 249                         (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
 250                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 251                 return -EAGAIN;
 252         }
 253
 254         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 255                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 256                 return -EAGAIN;
 257         }
 258
 259         /*
 260          * Now we know that no one else is looking at the page.
 261          */
 262         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 263         if (PageSwapCache(page)) {
 264                 SetPageSwapCache(newpage);
 265                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 266         }
 267
 268         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 269
 270         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 271         /*
 272          * Drop cache reference from old page.
 273          * We know this isn't the last reference.
 274          */
 275         __put_page(page);
 276
 277         /*
 278          * If moved to a different zone then also account
 279          * the page for that zone. Other VM counters will be
 280          * taken care of when we establish references to the
 281          * new page and drop references to the old page.
 282          *
 283          * Note that anonymous pages are accounted for
 284          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 285          * are mapped to swap space.
 286          */
 287         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 288         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 289         if (PageSwapBacked(page)) {
 290                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 291                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 292         }
 293         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 294
 295         return 0;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * The expected number of remaining references is the same as that
 300  * of migrate_page_move_mapping().
 301  */
 302 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 303                                    struct page *newpage, struct page *page)
 304 {
 305         int expected_count;
 306         void **pslot;
 307
 308         if (!mapping) {
 309                 if (page_count(page) != 1)
 310                         return -EAGAIN;
 311                 return 0;
 312         }
 313
 314         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 315
 316         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 317                                         page_index(page));
 318
 319         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 320         if (page_count(page) != expected_count ||
 321             (struct page *)radix_tree_deref_slot(pslot) != page) {
 322                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 323                 return -EAGAIN;
 324         }
 325
 326         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 327                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 328                 return -EAGAIN;
 329         }
 330
 331         get_page(newpage);
 332
 333         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 334
 335         page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 336
 337         __put_page(page);
 338
 339         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 340         return 0;
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Copy the page to its new location
 345  */
 346 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 347 {
 348         if (PageHuge(page))
 349                 copy_huge_page(newpage, page);
 350         else
 351                 copy_highpage(newpage, page);
 352
 353         if (PageError(page))
 354                 SetPageError(newpage);
 355         if (PageReferenced(page))
 356                 SetPageReferenced(newpage);
 357         if (PageUptodate(page))
 358                 SetPageUptodate(newpage);
 359         if (TestClearPageActive(page)) {
 360                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 361                 SetPageActive(newpage);
 362         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 363                 SetPageUnevictable(newpage);
 364         if (PageChecked(page))
 365                 SetPageChecked(newpage);
 366         if (PageMappedToDisk(page))
 367                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 368
 369         if (PageDirty(page)) {
 370                 clear_page_dirty_for_io(page);
 371                 /*
 372                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 373                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 374                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 375                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 376                  * Wheras only part of our page may be dirty.
 377                  */
 378                 __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 379         }
 380
 381         mlock_migrate_page(newpage, page);
 382         ksm_migrate_page(newpage, page);
 383
 384         ClearPageSwapCache(page);
 385         ClearPagePrivate(page);
 386         set_page_private(page, 0);
 387         page->mapping = NULL;
 388
 389         /*
 390          * If any waiters have accumulated on the new page then
 391          * wake them up.
 392          */
 393         if (PageWriteback(newpage))
 394                 end_page_writeback(newpage);
 395 }
 396
 397 /************************************************************
 398  *                    Migration functions
 399  ***********************************************************/
 400
 401 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 402 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 403                         struct page *newpage, struct page *page)
 404 {
 405         return -EIO;
 406 }
 407 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 408
 409 /*
 410  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 411  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 412  *
 413  * Pages are locked upon entry and exit.
 414  */
 415 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 416                 struct page *newpage, struct page *page)
 417 {
 418         int rc;
 419
 420         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 421
 422         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 423
 424         if (rc)
 425                 return rc;
 426
 427         migrate_page_copy(newpage, page);
 428         return 0;
 429 }
 430 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 431
 432 #ifdef CONFIG_BLOCK
 433 /*
 434  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 435  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 436  * exist.
 437  */
 438 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 439                 struct page *newpage, struct page *page)
 440 {
 441         struct buffer_head *bh, *head;
 442         int rc;
 443
 444         if (!page_has_buffers(page))
 445                 return migrate_page(mapping, newpage, page);
 446
 447         head = page_buffers(page);
 448
 449         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page);
 450
 451         if (rc)
 452                 return rc;
 453
 454         bh = head;
 455         do {
 456                 get_bh(bh);
 457                 lock_buffer(bh);
 458                 bh = bh->b_this_page;
 459
 460         } while (bh != head);
 461
 462         ClearPagePrivate(page);
 463         set_page_private(newpage, page_private(page));
 464         set_page_private(page, 0);
 465         put_page(page);
 466         get_page(newpage);
 467
 468         bh = head;
 469         do {
 470                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 471                 bh = bh->b_this_page;
 472
 473         } while (bh != head);
 474
 475         SetPagePrivate(newpage);
 476
 477         migrate_page_copy(newpage, page);
 478
 479         bh = head;
 480         do {
 481                 unlock_buffer(bh);
 482                 put_bh(bh);
 483                 bh = bh->b_this_page;
 484
 485         } while (bh != head);
 486
 487         return 0;
 488 }
 489 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 490 #endif
 491
 492 /*
 493  * Writeback a page to clean the dirty state
 494  */
 495 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 496 {
 497         struct writeback_control wbc = {
 498                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 499                 .nr_to_write = 1,
 500                 .range_start = 0,
 501                 .range_end = LLONG_MAX,
 502                 .for_reclaim = 1
 503         };
 504         int rc;
 505
 506         if (!mapping->a_ops->writepage)
 507                 /* No write method for the address space */
 508                 return -EINVAL;
 509
 510         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 511                 /* Someone else already triggered a write */
 512                 return -EAGAIN;
 513
 514         /*
 515          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 516          * the page on some queue. So the page must be clean for
 517          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 518          * page state is no longer what we checked for earlier.
 519          * At this point we know that the migration attempt cannot
 520          * be successful.
 521          */
 522         remove_migration_ptes(page, page);
 523
 524         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 525
 526         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 527                 /* unlocked. Relock */
 528                 lock_page(page);
 529
 530         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 535  */
 536 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 537         struct page *newpage, struct page *page)
 538 {
 539         if (PageDirty(page))
 540                 return writeout(mapping, page);
 541
 542         /*
 543          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 544          * We must have no buffers or drop them.
 545          */
 546         if (page_has_private(page) &&
 547             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 548                 return -EAGAIN;
 549
 550         return migrate_page(mapping, newpage, page);
 551 }
 552
 553 /*
 554  * Move a page to a newly allocated page
 555  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 556  *
 557  * The new page will have replaced the old page if this function
 558  * is successful.
 559  *
 560  * Return value:
 561  *   < 0 - error code
 562  *  == 0 - success
 563  */
 564 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 565                                                 int remap_swapcache)
 566 {
 567         struct address_space *mapping;
 568         int rc;
 569
 570         /*
 571          * Block others from accessing the page when we get around to
 572          * establishing additional references. We are the only one
 573          * holding a reference to the new page at this point.
 574          */
 575         if (!trylock_page(newpage))
 576                 BUG();
 577
 578         /* Prepare mapping for the new page.*/
 579         newpage->index = page->index;
 580         newpage->mapping = page->mapping;
 581         if (PageSwapBacked(page))
 582                 SetPageSwapBacked(newpage);
 583
 584         mapping = page_mapping(page);
 585         if (!mapping)
 586                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page);
 587         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 588                 /*
 589                  * Most pages have a mapping and most filesystems
 590                  * should provide a migration function. Anonymous
 591                  * pages are part of swap space which also has its
 592                  * own migration function. This is the most common
 593                  * path for page migration.
 594                  */
 595                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 596                                                 newpage, page);
 597         else
 598                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page);
 599
 600         if (rc) {
 601                 newpage->mapping = NULL;
 602         } else {
 603                 if (remap_swapcache)
 604                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 605         }
 606
 607         unlock_page(newpage);
 608
 609         return rc;
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 614  * to the newly allocated page in newpage.
 615  */
 616 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 617                         struct page *page, int force, int offlining)
 618 {
 619         int rc = 0;
 620         int *result = NULL;
 621         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 622         int remap_swapcache = 1;
 623         int rcu_locked = 0;
 624         int charge = 0;
 625         struct mem_cgroup *mem = NULL;
 626         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 627
 628         if (!newpage)
 629                 return -ENOMEM;
 630
 631         if (page_count(page) == 1) {
 632                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 633                 goto move_newpage;
 634         }
 635
 636         /* prepare cgroup just returns 0 or -ENOMEM */
 637         rc = -EAGAIN;
 638
 639         if (!trylock_page(page)) {
 640                 if (!force)
 641                         goto move_newpage;
 642
 643                 /*
 644                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 645                  * For example, during page readahead pages are added locked
 646                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 647                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 648                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 649                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 650                  * second or third page, the process can end up locking
 651                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 652                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 653                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 654                  * altogether.
 655                  */
 656                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 657                         goto move_newpage;
 658
 659                 lock_page(page);
 660         }
 661
 662         /*
 663          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 664          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 665          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 666          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 667          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 668          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 669          * serializes that).
 670          */
 671         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 672                 rc = -EBUSY;
 673                 goto unlock;
 674         }
 675
 676         /* charge against new page */
 677         charge = mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 678         if (charge == -ENOMEM) {
 679                 rc = -ENOMEM;
 680                 goto unlock;
 681         }
 682         BUG_ON(charge);
 683
 684         if (PageWriteback(page)) {
 685                 if (!force)
 686                         goto uncharge;
 687                 wait_on_page_writeback(page);
 688         }
 689         /*
 690          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 691          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 692          * This rcu_read_lock() delays freeing anon_vma pointer until the end
 693          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 694          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 695          * just care Anon page here.
 696          */
 697         if (PageAnon(page)) {
 698                 rcu_read_lock();
 699                 rcu_locked = 1;
 700
 701                 /* Determine how to safely use anon_vma */
 702                 if (!page_mapped(page)) {
 703                         if (!PageSwapCache(page))
 704                                 goto rcu_unlock;
 705
 706                         /*
 707                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 708                          * swapcache page is safe to use because we don't
 709                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 710                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 711                          * data have been freed, then the anon_vma could
 712                          * already be invalid.
 713                          *
 714                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 715                          * migrated but are not remapped when migration
 716                          * completes
 717                          */
 718                         remap_swapcache = 0;
 719                 } else {
 720                         /*
 721                          * Take a reference count on the anon_vma if the
 722                          * page is mapped so that it is guaranteed to
 723                          * exist when the page is remapped later
 724                          */
 725                         anon_vma = page_anon_vma(page);
 726                         get_anon_vma(anon_vma);
 727                 }
 728         }
 729
 730         /*
 731          * Corner case handling:
 732          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 733          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 734          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 735          * trigger a BUG.  So handle it here.
 736          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 737          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 738          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 739          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 740          * free the metadata, so the page can be freed.
 741          */
 742         if (!page->mapping) {
 743                 if (!PageAnon(page) && page_has_private(page)) {
 744                         /*
 745                          * Go direct to try_to_free_buffers() here because
 746                          * a) that's what try_to_release_page() would do anyway
 747                          * b) we may be under rcu_read_lock() here, so we can't
 748                          *    use GFP_KERNEL which is what try_to_release_page()
 749                          *    needs to be effective.
 750                          */
 751                         try_to_free_buffers(page);
 752                         goto rcu_unlock;
 753                 }
 754                 goto skip_unmap;
 755         }
 756
 757         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 758         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 759
 760 skip_unmap:
 761         if (!page_mapped(page))
 762                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache);
 763
 764         if (rc && remap_swapcache)
 765                 remove_migration_ptes(page, page);
 766 rcu_unlock:
 767
 768         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 769         if (anon_vma)
 770                 drop_anon_vma(anon_vma);
 771
 772         if (rcu_locked)
 773                 rcu_read_unlock();
 774 uncharge:
 775         if (!charge)
 776                 mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage);
 777 unlock:
 778         unlock_page(page);
 779
 780         if (rc != -EAGAIN) {
 781                 /*
 782                  * A page that has been migrated has all references
 783                  * removed and will be freed. A page that has not been
 784                  * migrated will have kepts its references and be
 785                  * restored.
 786                  */
 787                 list_del(&page->lru);
 788                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 789                                 page_is_file_cache(page));
 790                 putback_lru_page(page);
 791         }
 792
 793 move_newpage:
 794
 795         /*
 796          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 797          * then this will free the page.
 798          */
 799         putback_lru_page(newpage);
 800
 801         if (result) {
 802                 if (rc)
 803                         *result = rc;
 804                 else
 805                         *result = page_to_nid(newpage);
 806         }
 807         return rc;
 808 }
 809
 810 /*
 811  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 812  *
 813  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 814  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 815  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 816  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 817  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 818  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 819  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 820  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 821  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 822  * hugepage migration fails without data corruption.
 823  *
 824  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 825  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 826  * will wait in the page fault for migration to complete.
 827  */
 828 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 829                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 830                                 int force, int offlining)
 831 {
 832         int rc = 0;
 833         int *result = NULL;
 834         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 835         int rcu_locked = 0;
 836         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 837
 838         if (!new_hpage)
 839                 return -ENOMEM;
 840
 841         rc = -EAGAIN;
 842
 843         if (!trylock_page(hpage)) {
 844                 if (!force)
 845                         goto out;
 846                 lock_page(hpage);
 847         }
 848
 849         if (PageAnon(hpage)) {
 850                 rcu_read_lock();
 851                 rcu_locked = 1;
 852
 853                 if (page_mapped(hpage)) {
 854                         anon_vma = page_anon_vma(hpage);
 855                         atomic_inc(&anon_vma->external_refcount);
 856                 }
 857         }
 858
 859         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 860
 861         if (!page_mapped(hpage))
 862                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1);
 863
 864         if (rc)
 865                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 866
 867         if (anon_vma && atomic_dec_and_lock(&anon_vma->external_refcount,
 868                                             &anon_vma->lock)) {
 869                 int empty = list_empty(&anon_vma->head);
 870                 spin_unlock(&anon_vma->lock);
 871                 if (empty)
 872                         anon_vma_free(anon_vma);
 873         }
 874
 875         if (rcu_locked)
 876                 rcu_read_unlock();
 877 out:
 878         unlock_page(hpage);
 879
 880         if (rc != -EAGAIN) {
 881                 list_del(&hpage->lru);
 882                 put_page(hpage);
 883         }
 884
 885         put_page(new_hpage);
 886
 887         if (result) {
 888                 if (rc)
 889                         *result = rc;
 890                 else
 891                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 892         }
 893         return rc;
 894 }
 895
 896 /*
 897  * migrate_pages
 898  *
 899  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 900  * that determines from the page to be migrated and the private data
 901  * the target of the move and allocates the page.
 902  *
 903  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 904  * are movable anymore because to has become empty
 905  * or no retryable pages exist anymore.
 906  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
 907  * or free list.
 908  *
 909  * Return: Number of pages not migrated or error code.
 910  */
 911 int migrate_pages(struct list_head *from,
 912                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
 913 {
 914         int retry = 1;
 915         int nr_failed = 0;
 916         int pass = 0;
 917         struct page *page;
 918         struct page *page2;
 919         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
 920         int rc;
 921
 922         if (!swapwrite)
 923                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
 924
 925         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 926                 retry = 0;
 927
 928                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 929                         cond_resched();
 930
 931                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
 932                                                 page, pass > 2, offlining);
 933
 934                         switch(rc) {
 935                         case -ENOMEM:
 936                                 goto out;
 937                         case -EAGAIN:
 938                                 retry++;
 939                                 break;
 940                         case 0:
 941                                 break;
 942                         default:
 943                                 /* Permanent failure */
 944                                 nr_failed++;
 945                                 break;
 946                         }
 947                 }
 948         }
 949         rc = 0;
 950 out:
 951         if (!swapwrite)
 952                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
 953
 954         if (rc)
 955                 return rc;
 956
 957         return nr_failed + retry;
 958 }
 959
 960 int migrate_huge_pages(struct list_head *from,
 961                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, int offlining)
 962 {
 963         int retry = 1;
 964         int nr_failed = 0;
 965         int pass = 0;
 966         struct page *page;
 967         struct page *page2;
 968         int rc;
 969
 970         for (pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
 971                 retry = 0;
 972
 973                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
 974                         cond_resched();
 975
 976                         rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
 977                                         private, page, pass > 2, offlining);
 978
 979                         switch(rc) {
 980                         case -ENOMEM:
 981                                 goto out;
 982                         case -EAGAIN:
 983                                 retry++;
 984                                 break;
 985                         case 0:
 986                                 break;
 987                         default:
 988                                 /* Permanent failure */
 989                                 nr_failed++;
 990                                 break;
 991                         }
 992                 }
 993         }
 994         rc = 0;
 995 out:
 996
 997         list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru)
 998                 put_page(page);
 999
1000         if (rc)
1001                 return rc;
1002
1003         return nr_failed + retry;
1004 }
1005
1006 #ifdef CONFIG_NUMA
1007 /*
1008  * Move a list of individual pages
1009  */
1010 struct page_to_node {
1011         unsigned long addr;
1012         struct page *page;
1013         int node;
1014         int status;
1015 };
1016
1017 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1018                 int **result)
1019 {
1020         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1021
1022         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1023                 pm++;
1024
1025         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1026                 return NULL;
1027
1028         *result = &pm->status;
1029
1030         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1031                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1036  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1037  * and the node number must contain a valid target node.
1038  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1039  */
1040 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1041                                       struct page_to_node *pm,
1042                                       int migrate_all)
1043 {
1044         int err;
1045         struct page_to_node *pp;
1046         LIST_HEAD(pagelist);
1047
1048         down_read(&mm->mmap_sem);
1049
1050         /*
1051          * Build a list of pages to migrate
1052          */
1053         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1054                 struct vm_area_struct *vma;
1055                 struct page *page;
1056
1057                 err = -EFAULT;
1058                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1059                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1060                         goto set_status;
1061
1062                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET);
1063
1064                 err = PTR_ERR(page);
1065                 if (IS_ERR(page))
1066                         goto set_status;
1067
1068                 err = -ENOENT;
1069                 if (!page)
1070                         goto set_status;
1071
1072                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1073                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1074                         goto put_and_set;
1075
1076                 pp->page = page;
1077                 err = page_to_nid(page);
1078
1079                 if (err == pp->node)
1080                         /*
1081                          * Node already in the right place
1082                          */
1083                         goto put_and_set;
1084
1085                 err = -EACCES;
1086                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1087                                 !migrate_all)
1088                         goto put_and_set;
1089
1090                 err = isolate_lru_page(page);
1091                 if (!err) {
1092                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1093                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1094                                             page_is_file_cache(page));
1095                 }
1096 put_and_set:
1097                 /*
1098                  * Either remove the duplicate refcount from
1099                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1100                  * not isolated.
1101                  */
1102                 put_page(page);
1103 set_status:
1104                 pp->status = err;
1105         }
1106
1107         err = 0;
1108         if (!list_empty(&pagelist)) {
1109                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1110                                 (unsigned long)pm, 0);
1111                 if (err)
1112                         putback_lru_pages(&pagelist);
1113         }
1114
1115         up_read(&mm->mmap_sem);
1116         return err;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1121  * the corresponding array of status.
1122  */
1123 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, struct task_struct *task,
1124                          unsigned long nr_pages,
1125                          const void __user * __user *pages,
1126                          const int __user *nodes,
1127                          int __user *status, int flags)
1128 {
1129         struct page_to_node *pm;
1130         nodemask_t task_nodes;
1131         unsigned long chunk_nr_pages;
1132         unsigned long chunk_start;
1133         int err;
1134
1135         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1136
1137         err = -ENOMEM;
1138         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1139         if (!pm)
1140                 goto out;
1141
1142         migrate_prep();
1143
1144         /*
1145          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1146          * but keep the last one as a marker
1147          */
1148         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1149
1150         for (chunk_start = 0;
1151              chunk_start < nr_pages;
1152              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1153                 int j;
1154
1155                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1156                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1157
1158                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1159                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1160                         const void __user *p;
1161                         int node;
1162
1163                         err = -EFAULT;
1164                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1165                                 goto out_pm;
1166                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1167
1168                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1169                                 goto out_pm;
1170
1171                         err = -ENODEV;
1172                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1173                                 goto out_pm;
1174
1175                         if (!node_state(node, N_HIGH_MEMORY))
1176                                 goto out_pm;
1177
1178                         err = -EACCES;
1179                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1180                                 goto out_pm;
1181
1182                         pm[j].node = node;
1183                 }
1184
1185                 /* End marker for this chunk */
1186                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1187
1188                 /* Migrate this chunk */
1189                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1190                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1191                 if (err < 0)
1192                         goto out_pm;
1193
1194                 /* Return status information */
1195                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1196                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1197                                 err = -EFAULT;
1198                                 goto out_pm;
1199                         }
1200         }
1201         err = 0;
1202
1203 out_pm:
1204         free_page((unsigned long)pm);
1205 out:
1206         return err;
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1211  */
1212 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1213                                 const void __user **pages, int *status)
1214 {
1215         unsigned long i;
1216
1217         down_read(&mm->mmap_sem);
1218
1219         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1220                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1221                 struct vm_area_struct *vma;
1222                 struct page *page;
1223                 int err = -EFAULT;
1224
1225                 vma = find_vma(mm, addr);
1226                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1227                         goto set_status;
1228
1229                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1230
1231                 err = PTR_ERR(page);
1232                 if (IS_ERR(page))
1233                         goto set_status;
1234
1235                 err = -ENOENT;
1236                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1237                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1238                         goto set_status;
1239
1240                 err = page_to_nid(page);
1241 set_status:
1242                 *status = err;
1243
1244                 pages++;
1245                 status++;
1246         }
1247
1248         up_read(&mm->mmap_sem);
1249 }
1250
1251 /*
1252  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1253  * a user array of status.
1254  */
1255 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1256                          const void __user * __user *pages,
1257                          int __user *status)
1258 {
1259 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1260         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1261         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1262
1263         while (nr_pages) {
1264                 unsigned long chunk_nr;
1265
1266                 chunk_nr = nr_pages;
1267                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1268                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1269
1270                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1271                         break;
1272
1273                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1274
1275                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1276                         break;
1277
1278                 pages += chunk_nr;
1279                 status += chunk_nr;
1280                 nr_pages -= chunk_nr;
1281         }
1282         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1287  * process.
1288  */
1289 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1290                 const void __user * __user *, pages,
1291                 const int __user *, nodes,
1292                 int __user *, status, int, flags)
1293 {
1294         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1295         struct task_struct *task;
1296         struct mm_struct *mm;
1297         int err;
1298
1299         /* Check flags */
1300         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1301                 return -EINVAL;
1302
1303         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1304                 return -EPERM;
1305
1306         /* Find the mm_struct */
1307         read_lock(&tasklist_lock);
1308         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1309         if (!task) {
1310                 read_unlock(&tasklist_lock);
1311                 return -ESRCH;
1312         }
1313         mm = get_task_mm(task);
1314         read_unlock(&tasklist_lock);
1315
1316         if (!mm)
1317                 return -EINVAL;
1318
1319         /*
1320          * Check if this process has the right to modify the specified
1321          * process. The right exists if the process has administrative
1322          * capabilities, superuser privileges or the same
1323          * userid as the target process.
1324          */
1325         rcu_read_lock();
1326         tcred = __task_cred(task);
1327         if (cred->euid != tcred->suid && cred->euid != tcred->uid &&
1328             cred->uid  != tcred->suid && cred->uid  != tcred->uid &&
1329             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1330                 rcu_read_unlock();
1331                 err = -EPERM;
1332                 goto out;
1333         }
1334         rcu_read_unlock();
1335
1336         err = security_task_movememory(task);
1337         if (err)
1338                 goto out;
1339
1340         if (nodes) {
1341                 err = do_pages_move(mm, task, nr_pages, pages, nodes, status,
1342                                     flags);
1343         } else {
1344                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1345         }
1346
1347 out:
1348         mmput(mm);
1349         return err;
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1354  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1355  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1356  */
1357 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1358         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1359 {
1360         struct vm_area_struct *vma;
1361         int err = 0;
1362
1363         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1364                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1365                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1366                         if (err)
1367                                 break;
1368                 }
1369         }
1370         return err;
1371 }
1372 #endif